發布時間:2022-08-30
超聲波焊接機主要由超聲波發生器、換能器、變幅桿、焊頭及配套的夾具組成,焊接機的好壞是決定能否成功焊接的前提。
超聲波發生器作為超聲波焊接機的核心組成部分,其性能的好壞對焊接質量有著決定性的影響。超聲波發生器的作用主要是用于將工頻電流轉變為超聲波頻率的振蕩電流,其核心要求之一即是要求能頻率自動跟蹤控制,即要求其能對在工作中變化的換能器諧振頻率進行跟蹤,以保證整機工作在諧振頻率內,這是因為系統振動一旦失諧,直接將導致振幅降低,造成焊接質量不穩定甚至失敗。其次超聲波發生器還應具有功率自適應功能,能在工作中根據負載的變化來調節輸出的功率,以實現焊接機的高效率與高穩定性[5]。
換能器是用來將發生器產生的高頻電能轉換為彈性機械能的裝置,是超聲波聲學系統的關鍵部件之一,其原理是利用單晶體材料的逆壓電效應將輸入的電功率轉換為機械功率。換能器與超聲波發生器之間的匹配是保證焊接質量的要點,必須保證兩者之間的諧振,否則易導致換能器發熱、溫度過高、易損壞,同時也可能導致發生器電源的損壞。
超聲波的原始振幅一般很小,通常只有幾微米,而實際加工應用中所需要的振幅在幾十到幾百微米左右,所以通常需要通過變幅桿將其振幅放大,并且變幅桿還可以起到機械阻抗的作用,在換能器與負載之間進行阻抗匹配,使超聲波能量更有效地從換能器向待焊接面傳遞。對變幅桿的主要要求是在工作頻率內材料損耗小,傳遞效率高,同時其疲勞強度要高而聲阻要小,以獲得較大的振動速度和振幅位移。
超聲波焊頭是超聲波能量傳遞的最后一個環節,它將超聲波產生的高頻振動傳遞到待焊接的表面上,因其要傳遞超聲波,所以焊頭一定要工作在諧振狀態下,即焊頭的固有諧振頻率要與換能器匹配,其次還要求其振幅均勻,焊頭端面形狀適應被焊接工件的形狀。
超聲波焊接夾具主要起定位和承載的作用,夾具的加工精度對焊接產品的形狀和精度有直接的影響,夾具與焊接產品的角度和弧度不吻合時易造成產品焊接后尺寸偏差甚至發生變形。夾具按照焊接產品仿形加工完后還需要微調其固有頻率,使其頻率與超聲波焊接機吻合,以達到最佳的焊接效果。
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